在汽车生产过程中，虚拟工具在缩短上市时间中起到重要的作用，但是还是有很多汽车制造商在是否使用虚拟生产辅助工具这个问题上挣扎，原因是什么？为什么许多虚拟工具或者这些工具的功能没有大规模运用，甚至不为人知？宝马发动机与驱动部提出了ACE（先进底盘工程）战略，目的是充分利用这些虚拟工具，并且通过把这些虚拟工具融合起来以精简设计程序。 
 

1.介绍

大趋势如全球化、社会变革促使汽车生产商对区域需求和市场需要更快速的反应。 随着衍生和变异范围的扩大，人口流动也越来越频繁，同时，产品的个性化越来越多被客户要求，但是价格增加却不被接受。为了解决大量定制化的矛盾，宝马通过应用专有软件和OEM不断追求定制模块化。为了设计一款在不同的汽车工程上能普遍使用的高水平底盘制造软件，大量的概念演变需要在虚拟的环境中研究。为了达到以上的目的，目前的产品开发过程必须变得高效。对此，虚拟开发工具，更重要的是智能应用和开发是主要内容。ACE战略的核心是充分考虑生产过程和工具应用的要求。  

2.汽车底盘的概念设计   

在汽车底盘的虚拟开发中，核心是计算机辅助设计（CAD）、多体仿真（MBS）和有限元分析（FEA）。数据会集中存储到产品数据管理系统里。这些年软件工具质量和水平已经在不断地提高，因为计算机硬件质量的改善和公司要求的提高。这些工具在产品开发中的作用是不同的。在多体仿真和有限元分析过程中，这些虚拟工具也要靠特殊的CAD工程来控制。CAD软件大多由设计工程师应用，近些年，这些设计工程师的主要任务是工程控制。因为结构改变使得汽车制造越来越复杂，比如缩短进入市场的时间、增加产品组合和新技术。如果缩短CAD的使用时间，它的作用就不能被充分地发挥出来。为了提高效率，必须在很短的时间内研究完复杂的设计。现代的汽车设计工程师大都被要求能够充分利用CAD系统。 

3.在ACE产品开发过程中的CAD

CAD已经从最初的2D发展到3D系统了。参数和元的发展导致了新概念的应用。知识的整合使得定制化成为可能。带有整合的FEA和MBS软件应用程序的插件可以减少软件开发中的迭代。有些专家甚至更乐观地认为，计算机辅助软件能为复杂的设计要求提供更好的解决方案。

3.1参数和元    

优势：元分析使设计过程对几何要素的依赖减轻。这反映了CAD的建模技术，这个技术可以使设计者在最初的设计方案上很容易进行测试和修改。元分析使得参数化产品更完整。参数的应用也有利于产品更快地跟新换代。

存在的问题：在复杂的模型中，父子产品链有可能会不太清晰。一个前刹车系统的模型可能就有2000多个参数。之后想改变的话，可能只能由设计者本人来进行。但是客户可能会要求在不同的设计进度中改变参数或者细节这类的，这时候问题就出现了。在未来的发展中，这个问题会被解决。

ACE解决方案：系统建模、概念建模和起始建模

    系统建模控制整个设计过程，包括对不同底盘系统设计的控制。点线建模，高度参数化。适用于任何车型。

    概念建模和几何结合起来可以实现快速改变。外形、连接点的改变和不同技术的应用可以在同一代模型中实现。细节设计水平相对较低，但是这种建模方式适用于不同的环境。

    起始建模源于系统建模。这个建模形式包括概念层面的无参数几何模式。这种建模方式另外一个特点是模型参数度可以被检测。但是改变范围比较小。

    这三种建模方式形成了底盘虚拟设计的基础。CAD应用在所用设计重点中。但是这些建模形式都包括产生概念、模型结构和调色三个过程。模型应用和维护都很便利。统一的逻辑使得CAD可以很好应用。

3.2 KBE（基于工程的知识）

优势：应用KBE能够丰富CAD建模，能够使公司清楚整个建模的过程。知识库的应用更容易产生最佳方案，也支持形式和功能的统一。加快形式和功能的迭代对于创建更先进的底盘设计是非常重要的。

存在的问题：连续的KBE使用之前需要做测试，使用时也要和CAD建模配合。要想使KBE广泛使用，必须使客户能无障碍使用。例如知识维护、知识升级和知识扩展这些话题应该降给客户。当模型被交换的时候，智能保护系统会起重要作用。

ACE解决方案：依照目前ACE工程解决方案的发展，知识总和会不断发生。ACE以模块儿的方式被融进CAD。这种方式的优点是之后模块儿能独立于CAD之外进行升级和改变。ACE团队目前在汽车设计工程中发挥很大作用，他们能按照客户要求进行设计。

4.知识整合融入CAD 

    当悬架运动设计好以后，设计工程师就会开始平衡考虑驾驶习惯和几何设计空间的问题。为了CAD和MBS系统达到平衡，软件工具之间的信息交流必不可少。KBE使得功能评价系统也被融合进CAD。除此之外，这个系统可以根据客户的要求确定设计组合。这种效果是可以直接看得到的。

5.ACE战略

    以上所提到的ACE解决方案是ACE战略的基础。这个战略包含了高度复杂产品开发过程中，提高虚拟工具利用率的基本方法。然而，CAD建模程序、方法和知识也要根据客户不断提高的要求而改善。战略的第二个方面是保证新方法的不断应用。

结语：ACE战略正在被宝马的发动机与驱动部门实践和发展，这个战略正在逐步提高开发效率和质量。它是更多的概念研究在较短时间内实现。成功的应用案例就是宝马1系和3系的设计。